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Am Fraunhofer IWM wurde ein Prüfstand zur Bestimmung der Elastizitätseigenschaften anisotroper Faserverbunde mittels Ultraschall-Durchschallung als neuartige Messmethode aufgebaut. Die Ermittlung der Steifigkeiten erfolgt dabei aus den Wellenlaufzeiten eines Ultraschallsignals in verschiedenen Einfallswinkeln. Das Gerät erlaubt die Bestimmung aller maximal 21 unabhängigen Elastizitätskonstanten an einer Position der identischen Probe in einem einzigen Prüfvorgang. Als zerstörungsfreie Prüfmethode kann die Charakterisierung der identischen Probe mehrfach erfolgen, wodurch beispielsweise das Monitoring der Materialdegradation währen Alterungs-, Ermüdungs-, Kriech-, oder unter anderen Langzeiteinflüssen möglich wird.

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Leichte Fahrzeuge und Baustoffe sind besonders energieeffizient. Mit Blick auf ein möglichst geringes Gewicht bei gleichzeitig guter Wärmedämmung kommen vielfach Verbundmaterialien zum Einsatz, die sich gar nicht oder nur sehr eingeschränkt recyceln lassen. Zudem bestehen sie meist aus petrochemischen oder anderen endlichen Rohstoffen.

Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir eine ressourcen- und klimaschonende Lösung: recycelbare Leichtbaumaterialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit individuellen Formgebungsmöglichkeiten. Besonderer Clou: Die Integration einer funktionalen Schicht soll die Herstellung von heizbaren Möbeln und Interieurbauteilen mit Beleuchtungsfunktion ermöglichen. Das Anwendungs- und Marktpotenzial ist branchenübergreifend sehr hoch.

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Der Transport der zunehmend längeren und schwereren Rotorblätter von Windenergieanlagen wird immer komplexer. Jeder Schritt – vom Verladen über den See- und Straßentransport bis hin zur endgültigen Installation – bringt mechanische Belastungen mit sich, die zu Schäden führen können, wenn sie nicht vollständig verstanden werden. Um diesen Prozess sicherer und effizienter zu gestalten, entwickelt das Fraunhofer IWES verbesserte Methoden zur Lastfallanalyse, mit denen Risiken frühzeitig erkannt und die gewonnenen Erkenntnisse direkt in die Konstruktion der Rotorblätter und der Transportvorrichtungen einfließen können.

Warum der Transport von Rotorblättern besser überwacht werden muss

Rotorblätter von Windenergieanlagen können Längen von 100 Metern oder mehr erreichen. Während des Transports sind sie einer Kombination aus statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt: Stöße durch unebene Straßen, Torsionsverformungen beim Transport, Druckstellen durch Klemmvorrichtungen und zyklische Belastungen auf langen Strecken. Bestehende Transportprozesse basieren oft auf Erfahrung und bewährten Verfahren – ohne detaillierte Messungen können jedoch potenziell schädliche Belastungen unbemerkt bleiben.

Je länger Rotorblätter werden, desto nachgiebiger und empfindlicher reagieren sie auf Klemmkräfte, Kontaktdrücke und Torsionsbelastungen.

IWES-Ansatz: Lastfallanalyse in skalierten Tests und Ganzblatttests

Der erste Schritt bei der Entwicklung von Überwachungslösungen ist ein detailliertes Verständnis der potenziellen Ausfallmechanismen und der maximal zulässigen Lastwerte. Um das Verhalten der Rotorblätter während des Transports zu bestimmen, führt das Fraunhofer IWES sowohl kleinmaßstäbliche Tests an kritischen Rotorblattkomponenten – insbesondere an den Stegen – als auch Ganzblattprüfungen durch. Ausgewählte Tests im Originalmaßstab können auch beim Kunden vor Ort mit Fraunhofer IWES-Testaufbauten und Messsystemen durchgeführt werden. Die Alternative wäre, die entsprechenden Tests nach der Zertifizierungsprüfung durchzuführen, wenn sich das Rotorblatt bereits am Fraunhofer IWES befindet.

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Eine neue Messtechnik soll Ausschussraten bei Faserverstärkten Kunststoffprofilen (FVK) deutlich senken und mittelständischen Unternehmen eine wirtschaftliche Prozesskontrolle in Echtzeit ermöglichen. Forschende des Fraunhofer Instituts für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV entwickelten sie im Projekt »PulLoop« unter Leitung des Fraunhofer-Anwendungszentrums für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien AZOM. Gemeinsam haben sie ein integrierbares Messsystem geschaffen, das die Produktqualität direkt in der laufenden Fertigung funktional, wirtschaftlich und schnell implementierbar überwacht.

Faserverstärkte Kunststoffprofile bilden zentrale Bauelemente im Leichtbau. Ihre Herstellung mittels Pultrusion bietet Kostenvorteile, birgt jedoch Unsicherheiten in der Praxis, insbesondere bei wechselnden Profilgeometrien und kleinen Losgrößen.  Aufbauend zur Pultrusionsexpertise des Fraunhofer IGCV bringt das Fraunhofer AZOM seine Expertise in der optischen Oberflächenmesstechnik und KI-gestützter Bildauswertung in das Vorhaben ein. Die während des Projekts entstandene Lösung SURFinloop nutzt kostengünstige Streusensoren, die kontinuierlich Oberflächendaten erfassen und mit digitalen Referenzmodellen, sogenannten »digitalen Zwillingen«, abgleichen. In Kombination mit einer modular aufgebauten Software entsteht ein skalierbares System, das geometrische Toleranzabweichungen präzise erkennt und eine direkte Rückkopplung an den Fertigungsprozess erlaubt (Closed-Loop-Ansatz)

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Die Zusammenarbeit fokussiert sich auf den Einsatz von ProxximaTM-Systemen im High-Pressure Resin Transfer Molding (HP-RTM), die Entwicklung von Werkzeugen im Industrieformat und den Ausbau fortschrittlicher Simulationsexpertise.

Gemeinsam entwickeln ExxonMobil und das Fraunhofer ICT leichte, widerstandsfähige und kosteneffizente Composite-Bauteile wie Batteriegehäuse für elektrisch angetriebene Fahrzeuge.

Die Möglichkeiten umfassen:

• dedizierte HP-RTM-Einheiten und Werkzeuge für Kundenversuche
• Materialkarten-Erstellung für Formfüll-Simulationen und Finite-Elemente-Analysen
• die virtuelle Optimierung des Prozessfensters von Proxxima-Harz-Systemen und Demonstrator-Teilen für die Automotive-Industrie.

Die Vereinbarung zwischen dem Fraunhofer ICT und ExxonMobil umfasst den Kauf von HP-RTM-Verarbeitungsanlagen und Demonstrationswerkzeugen im Produktionsmaßstab, um die Entwicklung kommerzieller Duromeranwendungen zu ermöglichen.

Umfassende FEA- und Moldflow-Analysen werden für Anwendungen wie Batteriegehäuse und Strukturbauteile durchgeführt, um die erwartete überlegene Leistung und die Verarbeitungsvorteile von ProxximaTM-Harz-Systemen gegenüber herkömmlichen Duromeren in diesen Anwendungen zu quantifizieren.

Um den Einsatz duromerer Verbundwerkstoffe in Mobilitätsanwendungen zu beschleunigen, wird ein Hauptaugenmerk des Projekts darauf liegen, die Effizienz der Bauteilherstellung (z. B. hinsichtlich der Zykluszeit) deutlich zu erhöhen.

Mehr über ProxximaTM-Produkte, die nächste Generation von Hochleistungspolyolefin-Duromeren, erfahren Sie auf https://www.proxxima.com/en bzw. hier.

Nach langjähriger Nutzung haben viele Traktionsbatterien noch eine Restkapazität zwischen 70 und 80 Prozent. Zu wenig für den weiteren Einsatz im Fahrzeug, doch einige Zellen könnten zu großen Speichersystemen gebündelt in Privathaushalten, Unternehmen oder bei Stromnetzbetreibern weiter gute Dienste leisten. Gebrauchte Module oder ganze Hochvoltspeicher einfach zu schreddern, hieße also Nutzwert vernichten. Durch die Reparatur und das Remanufacturing dieser Batterien können nicht nur wertvolle Ressourcen geschont, sondern auch die Lebensdauer der Komponenten verlängert werden. Gezielt aufbereitete Zellen sind wieder fit für einen langjährigen Einsatz in neuen Anwendungen. Wie Komponenten und Zellen aus einer Traktionsbatterie entnommen werden können, ohne dass die Kosten aus dem Ruder laufen, erforscht Dr. Rico Schmerler mit seinem Team in einem neuen Projekt am Fraunhofer IWU gemeinsam mit der EDAG Production Solutions GmbH & Co. KG.

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Kanazawa, Japan / Augsburg, Germany - With the Fraunhofer Innovation Platform for Fibers, Processing and Recycling Solutions at Innovative Composite Center FIP-MIRAI@ICC, the Fraunhofer Institute for Casting, Composite and Processing Technology IGCV and the Innovative Composite Center (ICC), Kanazawa Institute of Technology (KIT) in Kanazawa area are setting new standards in the circular economy. With a total budget of 2 million euros - half funded by the Fraunhofer-Society and half by the ICC - the platform aims to develop solutions to global challenges in the field of composite recycling. A Fraunhofer Innovation Platform (FIP) is a temporary research unit hosted and operated by a research institution abroad, which is set up in close cooperation with one or more Fraunhofer Institutes in Germany. With “Mirai”, the Japanese word for “future”, the FIP-MIRAI@ICC sends out a clear signal: Waste is seen as a valuable resource and reused through new technologies. The aim is to create a forward-looking circular economy that guarantees sustainability for future generations. At the heart of the five-year cooperation (2025-2029) is a central location in Kanazawa area, which brings together researchers from the Fraunhofer IGCV and the ICC with companies, universities and customers.

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Eine Staufachklappe in Sandwich-Leichtbauweise für eine Lkw-Fahrerkabine hat das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS im Projekt »HyWaSand« entwickelt. Die Lösung und insbesondere der dabei eingesetzte Herstellungsprozess, der für die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen in Großserie geeignet ist, wurde heute in Paris mit dem JEC Composites Innovation Award 2025 in der Kategorie »Automotive & Road Transportation – Process« ausgezeichnet.

»Wir freuen uns sehr über diese Auszeichnung. Sie ist eine wertvolle Anerkennung für die gemeinsame Forschungsleistung im Projekt und unterstreicht zudem die Potenziale von Leichtbau-Lösungen in Thermoplast-Sandwichbauweise«, sagt Dr.-Ing. Ralf Schlimper, der das Projekt am Fraunhofer IMWS geleitet hat.

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Immer häufiger sollen nachwachsende Rohstoffe in Verbundstoffen für technische Anwendungen eingesetzt werden. Bisher stoßen die sogenannten Bio-Composites für anspruchsvolle Produkte noch an ihre Grenzen. Dies soll sich nun ändern: In einer neu gegründeten, gemeinsamen Forschungsgruppe untersuchen die Hochschule Aalen und das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV die Eigenschaften biogener Werkstoffe und entwickeln diese weiter. Das Ziel der »AG BioComposites« ist es, hochwertige biobasierte Composites herzustellen – und somit in Zukunft erdölbasierte Materialien in geeigneten Fällen zu ersetzen. Gefördert wird das Vorhaben von der Fraunhofer-Gesellschaft.

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Je länger das Rotorblatt, desto größer ist die erforderliche Klebstoffmenge, um die beiden Blattschalen miteinander zu verbinden. Derzeit benötigen Rotorblatthersteller für ein etwa 80 Meter langes Rotorblatt etwa eine Tonne Klebstoff und somit fallen hohe Kosten an. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen am Fraunhofer IWES haben daher ihre Erfahrungen aus einem Jahrzehnt Forschung in der Herstellung von Rotorblättern eingebracht und eine Lösung entwickelt, die den Prozess der Klebstoffapplikation vereinfacht und verbessert: den Variable Glue Applicator (VGA).

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Dank der Unterstützung durch die WINDnovation GmbH haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ab sofort Zugang zu einer 13,4 m langen Form für Rotorblätter  im Forschungszentrum für Rotorblattfertigung BladeMaker am Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES in Bremerhaven.

Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES ist nun in der Lage, Prototypen von Rotorblättern mit einer Länge von 13,4 m, 31 m und 40 m herzustellen, um verschiedenen Anforderungen und Budgets gerecht zu werden.

Die Forschungs-Rotorblatt-Produktion bietet drei Hauptanwendungsfälle:

1) Herstellung von Rotorblättern mit absichtlichen Defekten (z. B. Falten), um die Auswirkungen dieser Unvollkommenheiten auf das strukturelle Verhalten zu untersuchen.

2) Entwicklung von Automatisierungslösungen für die Rotorblatt-Produktion.

3) Unterstützung von Materiallieferanten bei der Markteinführung neuer Materialien (z. B. Kernmaterialien oder Harzsysteme).

Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES stellt seine Einrichtung für den Forschungsblattbau sowohl für kommerzielle F&E Tätigkeiten (Auftragsforschung) als auch für öffentlich geförderte Forschungsprojekte zur Verfügung.

Ansprechpartner am Fraunhofer IWES: Dr. Steffen Czichon, Abteilungsleiter Rotorblätter. steffen.czichon@iwes.fraunhofer.de

Große und schwere Komponenten von Landfahrzeugen sollen in Zukunft leichter und nachhaltiger gestaltet werden können. Dieses Ziel verfolgt das Forschungsvorhaben »ECO2-LInE«, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) innerhalb des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) gefördert wird. Hier werden Metallkonstruktionen teilweise durch leichte, naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile ersetzt. Um diese langzeitstabil und witterungsbeständig fertigen zu können, haben Experten aus dem Fraunhofer LBF ein eigenes Herstellungsverfahren für die Compounds entwickelt. Es handelt sich um ein naturfaserverstärktes Compound mit besonderen Eigenschaften in Hinblick auf Hydrophobie und Temperaturstabilität, sodass es nicht nur im SEAM-Prozess verarbeitet werden kann, sondern die Bauteile auch für den Außeneinsatz geeignet sind.
Mehr dazu zeigt das Forscherteam auf der HANNOVER MESSE, Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Halle 2, Stand B24.

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Faserverbundkunststoffe bzw. Composites finden aufgrund ihres Leichtbaupotenzials vielfach Verwendung, besonders in den Bereichen #Automobil, #Schienenfahrzeuge, #Schiffbau, #Luftfahrt und #Windenergie. Der Herstellungsprozess ist anspruchsvoll. Ein genormter Prozess zur Qualitätssicherung innerhalb der Herstellung und Instandhaltung von Composite-Bauteilen ist somit maßgebend.

Einen ersten Schritt zur Steigerung der Composite-Qualität initiierte das @Fraunhofer IFAM durch Bildung eines Konsortiums, das bei DIN registriert und unterstützt wurde und ein Regelwerk für die »Qualitätsanforderungen an #Faserverbundkunststoffprozesse« entlang der kompletten Composites-Prozesskette entwickelte.

Analog zu den etablierten Schweiß- und Klebnormen enthält die DIN SPEC 35255 ebenfalls die drei Kernelemente: die Klassifizierung der Composite-Bauteile nach Sicherheitsanforderungen, die Anforderungen an die Personalkompetenz und die Nachweisführung der realen Beanspruchung im Vergleich zur maximalen Beanspruchbarkeit.

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Wälzlager werden überall dort eingebaut, wo sich etwas dreht. Das breite Einsatzgebiet reicht von der großen Windkraftanlage bis zur kleinen elektrischen Zahnbürste. In Bezug auf ihre Qualität und die jeweilige Anwendung müssen die Lager aus Stahlbauteilen sorgfältig ausgewählt und geprüft werden. Maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Stahls hat die Korngröße. Bislang wird die Größe der mikroskopisch kleinen Kristallite per Sichtprüfung durch Metallographinnen und Metallographen bewertet – eine subjektiv geprägte, fehleranfällige Methode. Forschende am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM haben nun in Zusammenarbeit mit der Schaeffler Technologies AG & Co. KG ein Deep Learning-Modell entwickelt, das eine objektive und automatisierte Bewertung und Bestimmung der Korngröße ermöglicht.

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Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES startete vor zehn Jahren mit der Forschung zum Thema automatisierte Rotorblattfertigung mit dem Beginn des Projekts »BladeMaker«. Das darauffolgende Projekt »BladeFactory« wird diesen Oktober abgeschlossen und dient dem Projektteam als wichtiger Anlass, gemeinsam mit Projektpartnern und Gästen aus der Windenergieindustrie und -forschung, auf die Ergebnisse zurückzuschauen und Zukunftstrends in der Rotorblattfertigung zu identifizieren. Das Projekt BladeMaker wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit rund 8 Mio. Euro gefördert, das Projekt BladeFactory mit 9 Mio. Euro. Die Abschlusskonferenz fand Dienstag mit rund 40 Gästen im ENIQ auf dem EUREF-Campus in Berlin statt.

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Der Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz Robert Habeck, der Bürgermeister Andreas Bovenschulte, Präsident des Senats der Freien Hansestadt Bremen und die Senatorin für Wissenschaft und Häfen der Freien Hansestadt Bremen Claudia Schilling haben heute den neuen Rotorblattprüfstand 115m+ des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme IWES in Bremerhaven eingeweiht. Der neue, weltweit einzigartige Rotorblattprüfstand bietet umfangreiche Testmöglichkeiten für Rotorblätter von über 115 Metern. Der Bau des Prüfstands wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit rund 18 Mio. Euro und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie dem Land Bremen und dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE mit rund fünf Mio. Euro gefördert.

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Der zweite Standort des Fraunhofer IGCV im Augsburg Innovationspark ist nun eingeweiht: Rund 140 Gäste aus Politik, Industrie und Wissenschaft feierten die Einweihung der »Green Factory Augsburg«. Der reguläre Forschungsbetrieb läuft dort bereits seit Februar 2020. Corona-bedingt mehrfach verschoben, konnte der Festakt am 24. Mai 2023 nun endlich stattfinden – und Hauptinitiator Prof. em. Dr.-Ing. Gunther Reinhart gebührend verabschiedet werden.

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Forschen im Ausland – Wissen ergänzen und internationale Kontakte pflegen:
Regelmäßig forschen Mitarbeitende des Fraunhofer IGCV als Gäste an renommierten ausländischen Universitäten und Forschungseinrichtungen. Neben der akademischen Vernetzung können diese lebenslangen Kontakte auch für die internationale Projektakquise sehr wertvoll sein.

Von einem Auslandsaufenthalt an internationalen Forschungseinrichtungen profitieren alle Beteiligten: die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich in ihrem Feld noch stärker vernetzen; die gastgebende Institution, die sich konkrete Expertise für ein relevantes Forschungsfeld einholt; und das Fraunhofer IGCV, das durch Kooperationen mit renommierten Universitäten sein internationales Profil und die weltweiten Kontakte weiter ausbaut. Nachdem 2021 pandemiebedingt diese Aufenthalte nicht stattfinden konnten, nutzten 2022 einige Promovenden wieder die Möglichkeit für einen mehrmonatigen Forschungsaufenthalt zu Fort- und Weiterbildungszwecken.

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Die additive Herstellung von Werkzeugen mit pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen »Laser Powder Bed Fusion« bietet zahlreiche Vorteile, sie ist wirtschaftlich, präzise und ermöglicht individuelle Lösungen. Doch ist es mitunter schwierig, die optimalen Prozessparameter, wie die Geschwindigkeit oder die Leistung des Lasers, zu bestimmen. Fraunhofer-Forschende simulieren erstmalig den Prozess auf der Mikrostrukturskala, um direkte Zusammenhänge zwischen Werkstückeigenschaften und gewählten Prozessparametern erkennen. Dafür kombinieren sie verschiedene Simulationsmethoden miteinander.

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